本书从系统工程思维角度介绍网络体系结构的设计思路和发展趋势，包括基础篇和发展篇两个部分。基础篇介绍网络体系结构的基本知识，包括基本概念、内涵以及典型设计思维，然后分析现有互联网体系结构的发展历史和系统工程设计等，最后介绍几种典型的变革型网络体系结构。发展篇面向当前信息网络与经济社会深度融合发展背景，系统性地梳理网络体系结构的发展趋势，首先介绍网络发展新范式：多模态网络环境，然后分别介绍云数据中心网络技术、算网融合技术、网络确定性承载技术、天地一体化网络技术、典型垂直行业网络技术，从系统工程视角介绍相关技术的核心思想和机制等。
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前言
基础篇
第1章 网络体系结构概述 3
1.1 何谓“体系结构” 3
1.1.1 体系结构是系统设计与实施的风格和方法 3
1.1.2 体系结构是指导系统设计的总体原则 4
1.1.3 体系结构是功能构件的有序排列及其组合匹配方式 5
1.2 网络体系结构的概念与内涵 6
1.2.1 信息网络的本质特征 6
1.2.2 网络体系结构的概念 8
1.2.3 网络体系结构的内涵 10
1.3 网络体系结构中的系统工程思维 17
1.3.1 系统工程思维概述 17
1.3.2 典型的系统工程思维 19
1.4 典型的网络体系结构 35
1.4.1 电信网体系结构 35
1.4.2 计算机网络体系结构 40
参考文献 46
第2章 互联网体系结构 48
2.1 互联网体系结构历史沿革 48
2.1.1 面向数字终端直接互联 49
2.1.2 分组交换网 55
2.1.3 TCP/IP网络 62
2.1.4 IPv6网络 67
2.2 互联网体系结构设计的系统工程思维 75
2.2.1 以核心矛盾驱动网络架构设计 75
2.2.2 以支持多样性促进技术发展 76
2.2.3 以模块化简化复杂系统设计 77
2.2.4 以分层推进复杂系统实现 78
2.2.5 以持续优化保证整体效能 78
2.2.6 以可扩展性支撑未来变革 80
2.2.7 以结构设计保障内生安全 81
2.2.8 以冗余设计保障网络韧性 82
2.3 小结 82
参考文献 83
第3章 新型网络体系结构 85
3.1 网络体系结构的变革 85
3.2 命名数据网络（NDN） 86
3.2.1 NDN概述 86
3.2.2 NDN基本原理与关键技术 87
3.2.3 NDN应用及其优势分析 89
3.3 表达型互联网架构（XIA） 93
3.3.1 XIA概述 93
3.3.2 XIA基本原理与关键技术 93
3.3.3 XIA应用及其优势分析 94
3.4 以移动支持为中心的未来互联网架构 95
3.4.1 MobilityFirst概述 95
3.4.2 MobilityFirst基本原理与关键技术 96
3.4.3 MobilityFirst应用及其优势分析 98
3.5 其他典型新型网络体系结构 99
3.5.1 NEBULA网络体系结构 99
3.5.2 GeoNetworking网络体系结构 101
3.5.3 标识网络体系结构 104
3.6 新型网络体系结构试验床 106
3.6.1 全球网络创新环境 106
3.6.2 未来互联网研究和试验项目FIRE 109
3.6.3 新一代网络架构设计AKARI 111
3.6.4 未来网络试验设施CENI 113
3.7 小结 114
参考文献 115
发展篇
第4章 网络发展新范式：多模态网络环境 119
4.1 传统网络发展范式归纳与分析 120
4.1.1 网络发展范式的历史沿革 120
4.1.2 传统发展范式存在“基因缺陷” 122
4.1.3 传统发展范式的理论困境 126
4.2 网络发展第三范式：多模态网络环境 129
4.2.1 多模态与网络模态的概念 129
4.2.2 多模态网络环境的核心思想 132
4.3 多模态网络环境的能力坐标 136
4.4 多模态网络环境的系统形态 141
4.5 多模态网络环境的运行逻辑 142
4.6 多模态网络环境的核心技术 145
4.6.1 网络功能全维可定义技术 145
4.6.2 网络模态编译与加载技术 150
4.6.3 多模态路由与寻址技术 159
4.6.4 网络内生安全构造技术 165
4.7 典型应用场景 172
4.7.1 互联网基础设施场景 174
4.7.2 典型行业网络场景 175
4.7.3 移动接入网络场景 177
4.7.4 天地协同网络场景 178
4.8 小结 180
参考文献 180
第5章 云数据中心网络技术 182
5.1 数据中心网络架构 182
5.1.1 数据中心的物理网络（Underlay网络） 183
5.1.2 数据中心的逻辑网络（Overlay网络） 191
5.2 云数据中心网络架构 196
5.2.1 云数据中心网络体系结构 196
5.2.2 云计算与虚拟化 199
5.2.3 数据中心云化方案 202
5.2.4 超融合数据中心网络 205
5.3 云数据中心网络的核心技术—软件定义网络 209
5.3.1 软件定义网络与OpenFlow 210
5.3.2 控制平面可编程 211
5.3.3 数据平面可编程 213
5.4 多云数据中心网络 217
5.4.1 多云数据中心网络体系结构 217
5.4.2 多云数据中心网络应用场景 221
5.5 小结 224
参考文献 225
第6章 算网融合技术 226
6.1 算网融合概述 226
6.1.1 算网融合的需求 227
6.1.2 算网融合基本概念 230
6.2 算网融合分层结构 233
6.2.1 算网基础设施层 234
6.2.2 算网编排管理层 237
6.2.3 算网运营服务层 239
6.3 算网融合核心技术 241
6.3.1 算网原生编排 241
6.3.2 算力标识 243
6.3.3 算力感知 248
6.3.4 算力路由 249
6.3.5 在网计算与算力卸载 251
6.4 面向AI的智算网络 254
6.4.1 智算网络面临的关键挑战 255
6.4.2 智算网络发展趋势 256
6.5 小结 257
参考文献 258
第7章 网络确定性承载技术 259
7.1 网络确定性承载技术概述 259
7.2 L1.5层确定性承载技术—FlexE 261
7.2.1 FlexE总体架构 261
7.2.2 关键技术 264
7.2.3 发展现状及趋势 266
7.3 L2层确定性承载技术—时间敏感网络 267
7.3.1 体系架构 267
7.3.2 关键技术 271
7.3.3 TSN标准化工作 289
7.3.4 发展现状及趋势 289
7.4 L3层确定性承载技术—DetNet和DIP 291
7.4.1 DetNet 291
7.4.2 DIP 298
7.5 小结 304
参考文献 304
第8章 天地一体化网络技术 306
8.1 天地一体化网络技术概述 306
8.1.1 天地一体化网络发展历程 307
8.1.2 天地一体化网络技术需求 310
8.1.3 天地一体化网络演进方向 311
8.2 天地一体化网络组成结构 312
8.2.1 天基信息网 313
8.2.2 地面互联网 315
8.2.3 移动通信网 318
8.3 天地一体化网络核心技术 320
8.3.1 天地一体化网络体系架构设计 320
8.3.2 天地一体化网络智能切片技术 322
8.3.3 天地一体化网络协议设计 324
8.3.4 高动态拓扑下的智能路由技术 327
8.3.5 网络智能运维管理技术 329
8.3.6 面向大时延与异构环境的传输优化技术 331
8.3.7 天地一体化网络高效传输技术 334
8.3.8 其他关键技术 336
8.4 典型系统 339
8.4.1 SpaceX Starlink系统 339
8.4.2 “鸿雁”系统 340
8.4.3 Intelsat通信网络 341
8.4.4 全球网络信息栅格GIG 342
8.5 小结 342
参考文献 343
第9章 典型垂直行业网络技术 345
9.1 垂直行业网络技术概述 345
9.2 物联网技术 346
9.2.1 体系结构 348
9.2.2 关键技术 349
9.2.3 发展趋势 359
9.3 车联网技术 363
9.3.1 体系结构 363
9.3.2 关键技术 366
9.3.3 发展趋势 373
9.4 工业互联网技术 374
9.4.1 体系结构 375
9.4.2 关键技术 377
9.4.3 发展现状及趋势 387
9.5 小结 389
参考文献 390
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